恶劣工况下锅炉燃烧闭环优化控制与能效分析研究

发布时间：2017-08-06 14:24

  本文关键词：恶劣工况下锅炉燃烧闭环优化控制与能效分析研究

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【摘要】：燃煤工业锅炉每年消耗煤炭占总消耗量的三分之一,是高耗能工业行业。我国的工业锅炉燃烧工况较为恶劣、难以建立精确模型、锅炉热效率低、自动化水平不高,能源消耗严重。近年来工业锅炉计算机技术的迅速发展及各种优化控制算法的应用,使锅炉自动优化控制得以实现,提高了锅炉燃烧效率。本文以青岛某热电厂锅炉改造项目为研究对象,针对锅炉运行过程中存在的“工况恶劣、模型复杂、控制简单、评测滞后”等问题,研究恶劣工况下锅炉实时闭环优化控制算法设计与在线能效评测系统建立。系统能够满足厂家提出的不停炉改造、保证汽包水位稳定、保证锅炉经济安全稳定燃烧、具有能效分析功能、提供报表与一键复位六项要求。首先,本文在另一台监控主机上利用力控组态软件设计监控界面,监控界面能够实时显示锅炉运行数据。同时设计了主从监控主机权限切换、心跳信号、参数超限报警、一键复位等功能来确保整个系统的安全稳定。其次,设计OPC接口,实现力控组态软件与DCS的数据连通。对力控组态软件自带的OPC客户端进行配置,与浙大中控JX-300XP DCS的OPC服务器连通。融合锅炉燃烧机理信息,对通过DCS获取的锅炉运行数据进行分析处理,确定模糊控制规则。然后,利用C#编写能效分析模块和优化闭环控制模块。能效分析模块采用正平衡法和反平衡法分析锅炉效率,并将结果传送给优化控制模块。优化控制模块通过拟人控制、模糊PID控制、自寻优控制等控制算法来应对锅炉燃烧过程的恶劣工况。最后,通过C#编写软件建立锅炉的在线优化与能效评测一体化系统,并能够实现锅炉自动优化控制、运行数据实时显示、锅炉报警设置、数据库查询、用户管理、能效分析等功能。系统不仅能够利用模糊PID控制解决锅炉滞后时间长、惯性大等问题,并能够通过结合能效分析结果优化锅炉燃烧。经实例分析验证,本文设计的结合能效分析的优化控制系统能够适应恶劣的燃烧工况,提高锅炉的燃烧效率。
【关键词】：锅炉 优化控制 能效分析 模糊PID C#
【学位授予单位】：青岛科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TK227.1
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题研究背景及意义9-10
• 1.2 国内外研究现状10-12
• 1.3 课题来源12-13
• 1.4 课题研究主要内容13-14
• 第二章 锅炉工艺流程及控制方法14-21
• 2.1 锅炉工艺流程14-16
• 2.1.1 链条锅炉简介14-15
• 2.1.2 锅炉常规控制策略15-16
• 2.2 锅炉控制方法16-20
• 2.2.1 PID控制16-17
• 2.2.2 三冲量控制17-19
• 2.2.3 模糊控制19-20
• 2.3 本章小结20-21
• 第三章 系统设计21-39
• 3.1 系统结构21-22
• 3.2 监控系统设计22-23
• 3.3 OPC通讯接口设计23-24
• 3.4 系统功能设计24-27
• 3.4.1 软件通讯设计25
• 3.4.2 登录及用户管理功能设计25
• 3.4.3 参数实时曲线功能设计25-26
• 3.4.4 数据存储功能设计26-27
• 3.4.5 优化控制功能设计27
• 3.4.6 能效分析功能设计27
• 3.5 锅炉安全运行设计27-28
• 3.5.1 监控主机权限切换设计27
• 3.5.2 心跳信号设计27-28
• 3.5.3 参数超限报警设计28
• 3.5.4 一键复位设计28
• 3.5.5 用户权限设计28
• 3.6 控制策略设计28-35
• 3.6.1 控制方案设计28-31
• 3.6.2 控制方法设计31-35
• 3.7 模糊PID仿真验证35-38
• 3.8 本章小结38-39
• 第四章 锅炉优化控制实现39-55
• 4.1 监控系统实现39-43
• 4.1.1 监控系统界面及功能实现39-42
• 4.1.2 监控系统通讯实现42-43
• 4.2 系统软件实现43-49
• 4.2.1 软件通讯实现43-44
• 4.2.2 登录及用户管理功能实现44-45
• 4.2.3 锅炉重要参数实时曲线显示功能实现45
• 4.2.4 数据库相关功能实现45-46
• 4.2.5 优化控制功能实现46-47
• 4.2.6 能效分析功能实现47-49
• 4.3 锅炉安全运行实现49-51
• 4.3.1 监控主机权限切换49
• 4.3.2 心跳信号49-50
• 4.3.3 参数超限报警50-51
• 4.3.4 一键复位51
• 4.3.5 用户权限设置51
• 4.4 模糊控制量化论域选择51-52
• 4.5 优化控制实例52-53
• 4.6 系统的启动步骤53-54
• 4.7 本章小结54-55
• 第五章 锅炉能效分析设计55-64
• 5.1 工业锅炉能效测试模型55-56
• 5.2 正平衡法56-57
• 5.3 反平衡法57-59
• 5.4 能效分析实例59-63
• 5.4.1 能效分析流程60-61
• 5.4.2 实例图分析61-63
• 5.5 本章小结63-64
• 第六章 结论64-66
• 6.1 结论64
• 6.2 展望64-66
• 参考文献66-70
• 附录70-74
• 致谢74-75
• 攻读学位期间发表的学术论文75-76

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前2条

1 康支霞;张宪;马永光;王兵树;;循环流化床锅炉床温控制神经网络动态建模[J];锅炉技术;2006年S1期

2 谭蓬;;燃煤锅炉能效测试及结果分析[J];锅炉制造;2011年05期

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本文编号：630219